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1、第十四章電磁波選修3-4I 14. 1電磁波【教學(xué)目標(biāo)】1. 知道麥克斯韋電磁場理論的兩大支柱：變化的磁場產(chǎn)生電場；變化的電場產(chǎn)生磁場。變 化的磁場和電場相互聯(lián)系形成統(tǒng)一的電磁場。2 .知道電磁場在空間傳播形成電磁波。3 .知道電磁波在真空中的傳播速度。4 .知道赫茲實驗以及它的重大意義。重點：麥克斯韋電磁場理論難點：電磁波的產(chǎn)生【自主預(yù)習(xí)】1. 建立了經(jīng)典的電磁場理論。它的內(nèi)容是：變化的磁場產(chǎn)生;變化的電場產(chǎn)生。2. 如果在空間某區(qū)域中有 變化的電場，那么它就在空間引起 變化的磁場；這個變化的磁場又引起新的變化電場于是， 變化的電場和變化的磁場 產(chǎn)生，由近及遠地向周圍傳播，從而形成了電磁波。

2、電磁波是 波。3. 觀察到了電磁波的反射、折射、干涉、偏振和衍射等現(xiàn)象。他還通過測量證明，電磁波在真空中具有 速度。從而證實了麥克斯韋關(guān)于光的電磁理論。4. 偉大的預(yù)言（1）電磁場理論在19世紀(jì)60年代，英國物理學(xué)家麥克斯韋在總結(jié)前人研究電磁現(xiàn)象成果的基礎(chǔ)上，建立 了完整的電磁場理論，預(yù)言電磁波的存在。1）變化的磁場產(chǎn)生電場2）變化的電場產(chǎn)生磁場注意：麥克斯韋電磁場理論的解釋： 恒定的電場不產(chǎn)生磁場； 恒定的磁場不產(chǎn)生電場； 均勻變化的磁場在周圍空間產(chǎn)生恒定的電場； 均勻變化的電場在周圍空間產(chǎn)生恒定的磁場； 振蕩（周期性變化）電場產(chǎn)生同頻率的振蕩（周期性變化）磁場； 振蕩（周期性變化）磁場產(chǎn)生

3、同頻率的振蕩（周期性變化）電場。（2）電磁場如果在空間某區(qū)域中有周期性變化的電場，那么這個變化的電場就在它周圍空間產(chǎn)生周期性變化的磁場；這個變化的磁場又在它周圍空間產(chǎn)生新的周期性變化的電場 變化的電場和變化的磁場是相互聯(lián)系著的，形成不可分割的統(tǒng)一體，這就是電磁場。5電磁波（1）產(chǎn)生：變化的電場和變化的磁場總是交替產(chǎn)生，由發(fā)生區(qū)域向周圍空間傳播開去，就形成 電磁波。特點 是橫波，電場強度 E和磁感應(yīng)強度B的方向都與傳播方向垂直。 是一種波動，在真空中傳播的速度為3.0X 108 m/s,在介質(zhì)中傳播速度小于光速。 機械波的波速公式 v=入f對電磁波仍適用。 電磁波本身是一種物質(zhì)，它具有能量，因而

4、在傳播過程中不需要介質(zhì)。 具有波的特征，能產(chǎn)生反射、折射、衍射、干涉等現(xiàn)象?！镜湫屠}】一、麥克斯韋電磁場理論【例1】根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法中正確的是 （）A .變化的電場（或磁場）產(chǎn)生的磁場（或電場）一定是變化的B .變化的電場（或磁場）產(chǎn)生的磁場（或電場）一定是穩(wěn)定的C.周期性變化的電場（或磁場）產(chǎn)生的磁場（或電場）一定是周期性變化的D .周期性變化的電場（或磁場）一定可以產(chǎn)生電磁波【例2】.應(yīng)用麥克斯韋的電磁場理論判斷如圖所示的表示電場產(chǎn)生磁場（或磁場產(chǎn)生電場）的關(guān)系圖象中（每個選項中的上圖表示變化的場，下圖表示變化的場產(chǎn)生的另外的場），正確的是( )9r .O£ O

5、7 OV，C .O?O壬 OV £ABCD二、電磁場【例3】下列關(guān)于電磁波的敘述中，正確的是（）A .電磁波是電磁場由發(fā)生區(qū)域向遠處的傳播B .電磁波在任何介質(zhì)中的傳播速度都是3.8 X 108 m/sC.電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，波長將變短D .電磁波不能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象【例4】.下列關(guān)于電磁波的說法正確的是（）A .均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場B .電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同C.只要有電場和磁場，就能產(chǎn)生電磁波D .電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播三、赫茲的電火花【例5】關(guān)于物理學(xué)史，下列說法中正確的是（）A .最早發(fā)現(xiàn)電和磁有密切聯(lián)系的科學(xué)家是奧斯特B .電磁感應(yīng)

6、現(xiàn)象是法拉第發(fā)現(xiàn)的C.建立完整的電磁場理論的科學(xué)家是麥克斯韋D 最早證明有電磁波存在的科學(xué)家是赫茲【課后練習(xí)】1 根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，下列說法正確的是（）A .在電場的周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場B .在變化的電場周圍空間，一定存在著和它聯(lián)系著的磁場 C 恒定電流在其周圍不產(chǎn)生磁場D .恒定電流周圍存在著穩(wěn)定的磁場2 .關(guān)于電磁波，下列說法中正確的是（）A .電磁波是橫波B .電磁波的傳播需要介質(zhì)C .電磁波能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象D .電磁波中電場和磁場的方向處處相互垂直3 .關(guān)于對電磁場和電磁波的認(rèn)識中正確的是（）A .均勻變化的電場在它周圍空間產(chǎn)生均勻變化的磁場B .電磁波和機械

7、波一樣依賴于介質(zhì)傳播C .只要空間某個區(qū)域有振蕩電場或振蕩磁場就能產(chǎn)生電磁波D .電磁場由發(fā)生區(qū)域向外傳播就形成電磁波4 .關(guān)于電磁波傳播速度表達式v =入,f下述結(jié)論中正確的是（）A .波長越長，傳播速度就越大B .頻率越高，傳播速度就越小C .發(fā)射能量越大，傳播速度就越大D .電磁波的傳播速度與傳播介質(zhì)有關(guān)5 .電磁波與機械波相比較（）A .電磁波傳播不需要介質(zhì)，機械波傳播需要介質(zhì)B .電磁波在任何介質(zhì)中傳播速度都相同，機械波的速度大小取決于介質(zhì)C .機械波有橫波、縱波，而電磁波只有橫波D .機械波和電磁波都具有一切波的特性6 .下列關(guān)于電磁波的說法正確的是 （）A .電磁波必須依賴介質(zhì)傳

8、播B .電磁波可以發(fā)生衍射現(xiàn)象C .電磁波不會發(fā)生偏振現(xiàn)象D .電磁波無法攜帶信息傳播7 .某空間出現(xiàn)了如圖 22 1所示的一組閉合的電場線，這可能是（A .沿AB方向磁場在迅速減弱B .沿AB方向磁場在迅速增強C .沿BA方向磁場在迅速增強D .沿BA方向磁場在迅速減弱&聲波和電磁波均可傳遞信息，且都具有波的共同特征。下列說法正確的是A .聲波的傳播速度小于電磁波的傳播速度B .聲波和電磁波都能引起鼓膜振動C 電磁波都能被人看見，聲波都能被人聽見D .二胡演奏發(fā)出的是聲波，而電子琴演奏發(fā)出的是電磁波22 - 2所示。當(dāng)磁感X KX9 .一個帶正電的粒子在垂直于勻強磁場的平面內(nèi)做勻速圓

9、周運動，如圖 應(yīng)強度均勻增大時，此粒子的（）A. 動能不變B. 動能增大C .動能減小D.以上情況都可能10. 目前雷達發(fā)射的電磁波頻率多在200 MHz至1 000 MHz的范圍內(nèi)。下列關(guān)于雷達和電磁波說法正確的是（）A .真空中上述雷達發(fā)射的電磁波的波長范圍在0.3 m至1.5 m之間B .電磁波是由恒定不變的電場或磁場產(chǎn)生的C .測出從發(fā)射電磁波到接收反射波的時間間隔可以確定雷達和目標(biāo)的距離D .波長越短的電磁波，反射性能越強11. 電磁波與聲波比較，下列說法正確的是（）A .電磁波的傳播不需要介質(zhì)，聲波的傳播需要介質(zhì)B .由空氣進入水中時，電磁波速度變小，聲波速度變大C. 由空氣進入水

10、中時，電磁波波長變小，聲波波長變大D .電磁波和聲波在介質(zhì)中的傳播速度，都是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)12. 如圖22- 5所示，在內(nèi)壁光滑、水平放置的玻璃圓環(huán)內(nèi)，有一直徑略小于環(huán)口徑的帶正電 的小球，正以速率V0沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動。 若在此空間突然加上方向豎直向上、磁感應(yīng)強度B隨時間成正比例增加的變化磁場，設(shè)運動過程中小球的帶電量不變， 那么（）A .小球?qū)ΣＡП膲毫Σ粩嘣龃驜 .小球受到的磁場力不斷增大C .小球先沿逆時針方向做減速運動，過一段時間后，沿順時針 方向做加速運動D .磁場力對小球一直不做功例題答案：1. 【答案】 C、D【解析】 均勻變化的電場 （或磁場 ） 產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場

11、 （或電場 ）；周期性變化的電場 （或磁場 ）產(chǎn)生周期 性變化的磁場 （或電場 ），周期性變化的電場和周期性變化的磁場相互聯(lián)系著形成統(tǒng)一的電磁場， 電磁場傳播出去就形成了電磁波，可見正確答案為C、 D。2. 解析： A 圖中的上圖磁場是穩(wěn)定的，由麥克斯韋電磁場理論可知周圍空間不會產(chǎn)生電場， A 圖中的下圖是錯誤的； B 圖中的上圖是均勻變化的電場，應(yīng)該產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場，下圖的磁場是 穩(wěn)定的，所以 B 圖正確； C 圖中的上圖是振蕩的磁場，它能產(chǎn)生同頻率的振蕩電場，且相位相 差n /2, C圖是正確的；D圖的上圖是振蕩的電場，在其周圍空間產(chǎn)生振蕩的磁場，但是下圖中 的圖象與上圖相比較，相位相差n，

12、故不正確。所以只有 B、C兩圖正確。）答案： B、 C3. 【答案】 A 、 C【解析】搞清電磁波的產(chǎn)生機理，以及電磁波在真空中傳播速度為光速c= 3.0X 108 m/s，且c=入f,從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，頻率不發(fā)生變化，波長、波速變化。另外電磁波仍具有波 的特征。電磁波只有在真空中的傳播速度才為3.0X 108 m/s,而在其他介質(zhì)中傳播速度均小于3.0X 108m/s。電磁波與其他波一樣具有干涉、衍射等波的特性。當(dāng)電磁波由真空進入介質(zhì)傳播時，頻率 不變，那么 *入f, v=' f。因為c>v，所以入入波長變短，波速變小，故選A、Co4. 解析：變化的磁場就能產(chǎn)生電場,

13、A 正確；若只有電場和磁場而電場和磁場都穩(wěn)定或電場、磁場僅均勻變化都不能產(chǎn)生電磁波, C 錯；光也是電磁波,在真空和介質(zhì)中傳播的速度不同,可 判斷 B 錯； D 選項中沒有強調(diào)是“均勻”介質(zhì),若介質(zhì)密度不均勻會發(fā)生折射,故D 錯。答案： A5. 【答案】 A、 B、 C、 D【解析】 1820年 4 月,丹麥科學(xué)家奧斯特在一次演講中發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)；1831 年,英國科學(xué)家法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象； 19 世紀(jì)中葉,英國科學(xué)家麥克斯韋建立了經(jīng)典電磁場 理論； 1866 年,德國科學(xué)家赫茲證明了電磁波的存在。6.課后練習(xí)答案：1. 解析： 電場按其是否隨時間變化分為穩(wěn)定電場 （靜電場 ）和變化

14、電場 （如運動電荷形成的電場）,穩(wěn)定電場不產(chǎn)生磁場,只有變化的電場周圍空間才存在對應(yīng)磁場,故B 對, A 錯；恒定電流周圍存在穩(wěn)定磁場,磁場的方向可由安培定則判斷,D 對, C 錯。答案： B、 D2. 解析： 電磁場由近及遠的傳播形成電磁波,電磁波在傳播過程中,電場、磁場以及傳播 方向三者相互垂直,電磁波是一種波,它具有波的一切特征,它能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射 等現(xiàn)象,電磁波在真空中的速度最大,它的傳播不需要介質(zhì)。答案： A、 C、 D3. 解析： 電磁波是一種物質(zhì),傳播時不需要媒介,可以在真空中傳播。答案：C、D4. 解析：電磁波和機械波相同之處為頻率f由波源決定，卻能產(chǎn)生干涉，衍射都

15、遵循公式v=入,f但不同的是電磁波傳播不需要介質(zhì)，而機械波傳播必須要有介質(zhì)，機械波波速有介質(zhì)決定，電磁波的波速由介質(zhì)和頻率共同決定。答案：D5. 解析：由電磁波和機械波的異同點可知，A、C、D項正確。答案：A、C、D6. 解析：根據(jù)電磁波的產(chǎn)生機理及傳播特性可知，電磁波傳播不需要介質(zhì)，選項A錯誤;干涉、衍射是電磁波和所有波都具有的共同特性，選項B正確；由于電磁波是橫波，故能發(fā)生偏振現(xiàn)象，選項 C錯誤；電磁波能夠攜帶圖象、聲音等信息進行傳播，選項D錯誤。答案：B7. 解析：根據(jù)電磁感應(yīng)理論，閉合回路中磁通量變化時，使閉合電路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，該 電流可用楞次定律判斷，其中感應(yīng)電流的方向和電場線方向

16、一致。答案：B、D8. 解析：聲波屬于機械波，其傳播需要介質(zhì)，傳播速度小于電磁波的傳播速度；鼓膜的振 動是空氣的振動帶動的，人耳聽不到電磁波；電磁波的傳播不需要介質(zhì)，人耳聽不到電磁波；二 胡和電子琴發(fā)出的都是聲波。答案：A9. 解析：當(dāng)磁場均勻增加時，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，將激起穩(wěn)定的電場，帶電粒子將受一個電場力作用，該力對帶電粒子做正功，所以粒子的動能將增大，選項B正確。答案：B10.解析：由公式v=入可得,8v _3X 10fmax 1 000 X 106m = 0.3 m ,8_ _v_ _ 3 X 10X= fmin = 200 X 106 mB錯誤；由雷達的工作原理可知 CD正確。

17、選項A、B均與事實相符，所以A、I. 5 m , A正確；電磁波是由周期性變化的電場或磁場產(chǎn)生的， 正確；波長越短的電磁波，傳播的直線性越好，反射性能越強,答案：A、C、DII. 【答案】A、B、C【解析】本題可以根據(jù)電磁波的特點和聲波的特點進行分析。B正確；根據(jù)X=，電磁波波速變小，頻率不變，波長變?。宦暡ㄋ俣茸兇?，頻率不變，波 長變大，所以選項 C正確；電磁波在介質(zhì)中的速度，與介質(zhì)有關(guān)，也與頻率有關(guān)，在同一種介質(zhì)中，頻率越大，波速越小，所以選項D錯誤。12. 解析：因為玻璃圓環(huán)所在處有均勻變化的磁場，在周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的旋渦電場，對帶正電的小球做功。由楞次定律，判斷電場方向為順時針方向。在電場

18、力作用下，小球先沿逆時針方向 做減速運動，后沿順時針方向做加速運動。小球在水平面內(nèi)沿軌跡半徑方向受兩個力作用：環(huán)的彈力Fn和磁場的洛倫茲力 F= Bqv，而且兩個力的矢量和時刻等于小球做圓周運動的向心力?？紤]到小球速度大小的變化和方向的變化以及磁場強弱的變化，彈力FN 和洛倫茲力 F 不一定始終在增大。磁場力始終與圓周運動的線速度方向垂直，所以磁場力對小球不做功。答案： C、 D不論何時，都要盡可能讓思考與反省預(yù)見到突發(fā)的激情，這于審慎者可輕而易舉做到。心煩意亂之時，首先要做的就是意識到這一點。先控制住自己的情緒，下決心不再使之加劇。有了這種高明的防 范，就能很快終止怒氣。要懂得制怒之法，且止息于當(dāng)止之時：奔跑時